西门子6ES211-0BA23-0XB0正品销售

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随着工业自动化的发展，PLC技术已成为各类职业技术学校电子与电气专业的一门必修课，且在职业技能鉴定中可编程序控制器也逐渐成为*的考核内容。
但在从事PLC的教学过程中，我发现学生在学习PLC时，相对较为吃力，久而久之便丧失了学习的热情和兴趣。那么，究竟如何才能真正做到有效地提高plc的教育、教学质量，从而学以至用？经过多年的教学实践和探索，我对以往的教学方法进行了大胆改进和创新， 并取得了良好的教学效果。
一、以通俗形象的实例上好起始课
    俗话说，良好的开端是成功的前提和基础。刚开始上PLC课程时，学生对本课程不了解，很容易理解为计算机之类的编程课程，产生难学没有信心的念头。老师一定要在教材、教法的研究上下功夫，提高教学的艺术性和科学性。在现代化科技飞速发展信息时代，教师应多获取与本专业相关的资料。提高自身素质，给学生以信心，激发学生的学习兴趣。比如讲授PLC课程时，首先列举PLC在工业、农业、交通运输业及日常生活中广泛应用的例子，如：汽车生产流水线，学校的机械加工中心、数控机床、机械手的控制、电梯控制、钢铁集团的高炉上料，货物的存取、运输、检测，大型造纸厂中PLC的应用，甚至是机器人的控制等等都有PLC的功劳，还有繁华城市的霓虹灯、交通灯，舒适小区里的人工喷泉……这些与大家日常生活息息相关的例子，使学生对这门课程有一个初步的了解，觉得它就在我们身边，同时教师还可以联系就业市场的需求（有较多单位提出“懂得PLC者**”），从而激发了学生的学习欲望。
二、 让学生自己动手制作
    在现代化科技飞速发展信息时代，教师的教学媒体不仅是黑板、教材，还可以从各方面获取更多的资料信息，如：校园网或互联网。同时不仅是老师传授给学生，学生可以通过老师给出的任务书，从各方面获取资料，充分发挥学生的想象。这样不仅培养了学生的思维能力，而且在完成任务书的同时，不自觉地学会了解决问题的方法，在这过程中还增强了学生之间信息交流。例如：在了解PLC的用途之后，让每个组的学生自己动手画有关与PLC应用有关的图片，有条件的可以用相机拍或者从网上下载与PLC应用有关的图片，连成一幅作品，完成后粘贴在班级教室内，供学生参观他们所做的成果。学生做的图片五彩缤纷，有美丽的喷泉、霓虹灯、交通灯、电子屏幕车展，轰隆隆的炼钢炉、数控车床、自控轧钢机、自动运料车、造纸厂，还有珠江啤酒厂的生产流水线、本田的汽车生产流水线，天河城的电梯等等，学生的一幅幅作品，有的还加上“PLC就在这里”、“瞧，PLC多厉害”、“没有PLC，工人就更辛苦”、“瞧，你每天用的纸张PLC提高了多少效率”的说明等等。这样不但激发学生学习的兴趣，还在享受成就感的同时培养自信心、拓展了学生的创造性思维。
 三、采用直观教学
    直观教学可以激发学生的兴趣，同时还培养了学生的观察能力，增强感性认识，扩大学生的思维空间，
开阔学生的想象力，利于对知识的理解。例如：在讲解PLC的结构时，教师带学生到实验室观看PLC示教板，了解PLC的外部结构及外部设备等，这样对PLC的外部结构就有一个感性的认识，与老师在黑板上详细地讲解这些理论知识比较起来，学生愿意选择前者，教学效果前者会好得多，对理性知识，学生在感性直观教学中易于理解、掌握。但对于PLC的内部结构，我们不能解体PLC，则利用挂图讲解，这样学生对PLC就有一个较清晰的印象。记得在实验室中有个学生问：“一个小小地PLC就有那么厉害？”我说：“那要看你会不会用它,即使是一块玉，你不认识它，那它和一块普通地石头没什么两样。”就这样，学生在好奇心的驱使下对这门课程更感兴趣。
四、上好实验课
    实验教学是学生乐于接受的学习方式，满足学生们的好奇心，激发学生学习知识的兴趣。实验课不但是对理论课的补充，也是强化学习效果的重要手段，可以加深对理论知识的理解，让学生在实验中体会到PLC教学内容丰富、应用广泛，体会到PLC是能解决实际问题的实用学科，而不是枯燥无味的说教。
    实验主要要求学生通过动手、观察、直观感受，掌握现象和结论，进一步加深理解所学理论知识，同时PLC实验，可以调试自己编制的程序，进行模拟实验。在培养学生动手能力的同时，培养学生应用理论知识的能力及处理和解决问题的能力。例如：电机正反转PLC控制实验时，教师复习学生电拖中做过的双重连锁电机正反转的电气原理图，讲解“翻译法”，让学生把它变成PLC的梯形图。接着由学生自己动手把I/O接线图接好，用手编器把程序一条条输入到PLC中，再运行自己所编的程序。当学生见到自己的电机正转、反转、停时，有学生说：“不是很难，比电拖接线快多了。”有了这个基础，教师可以引导学生编制“控制先电机正转10秒再反转5秒后停”的程序，观察现象，这时要学生在程序中更改正反转的时间就是轻而易举的事了。通过，以上实验，学生既动手编制、调试自己的程序，又对难懂的定时器的理论知识加深理解。
五、应用多媒体计算机辅助教学
    我们可以应用多媒体制作电子教案，借助多媒体技术，用生动丰富的画面和美妙动听的音乐效果吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣。例如：讲解交通信号灯控制程序时，学生对整个过程较易混淆，教师可以制作电子教案用一张张图片和动画描述十字路口的车行交通灯，还有交警在指挥，当东西绿灯亮时，交警指挥东西方向的车通行，同时南北红灯会发出声音：“南北车请暂停”，20秒时间快到时，东西绿灯开始说话：“20秒到了,请注意”东西绿灯开始闪3秒，接着东西黄灯亮3秒，这时交警示意东西车停，南北车行，东西红灯亮，并发出声音：“东西车请暂停”，同时南北绿灯亮，20秒时间快到时，南北绿灯开始说话：“20秒到了,请注意”南北绿灯开始闪3秒，接着南北黄灯亮3秒……通过动听的音乐、形象的画面，学生对十字路口的车行交通灯的工作过程，东西南北红、绿、黄灯的交替过程不易模糊，印象较深，有助于程序的理解。
    总之，兴趣是学生主动学习的动力之一，他们对学习的追求往往来源于兴趣。凡是有兴趣的东西，就容易激发学生的学习热情，引起学生的思考，学生若能有兴趣地学，教学就成功了一半。因此在教学中，教师要把握时机，结合教材特点，把兴趣的东西引入课堂，这些东西越接近学生的日常生活，同时又不偏离教材，学生对所学知识就越容易理解，学生学习的兴趣也越浓，从而学生学习的自觉性和主动性也跟着提高。教师积极利用这一点，引导学生主动思维，从开始教师提出问题，激发学生的兴趣，引导学生分析问题，如何解决问题。逐渐地由学生提出问题，自行分析问题到解决问题。这样不但提高了学生的学习PLC知识的兴趣，而且还提高了学生的分析问题和解决问题的能力。

1 概述
随着科学技术的发展，PLC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家用提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。
 
2 电磁干扰源及对系统的干扰
2.1 干扰源及干扰一般分类
影响PLC控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。
干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压迭加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的配电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两较间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。
 
2.2 PLC控制系统中电磁干扰的主要来源
2.2.1 来自空间的辐射干干扰
空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布较为复杂。若PLC系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。
 
2.2.2 来自系统外引线的干扰
主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。
 
（1）来自电源的干扰
实践证明，因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多，笔者在某工程调试中遇到过，后更换隔离性能更高的PLC电源，问题才得到解决。
PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，入开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。PLC电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，**隔离是不可能的。
 
（2）来自信号线引入的干扰
与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。
 
（3）来自接地系统混乱时的干扰
接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。
 
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。
此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。
 
2.2.3 来自PLC系统内部的干扰
主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变，可不多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。
 
3 PLC控制系统工程应用的抗干扰设计
为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，必须从设计阶段开始便采取三个方面抑制措施：抑制干扰源；切断或衰减电磁干扰的传播途径；提高装置和系统的抗干扰能力。这三点就是抑制电磁干扰的基本原则。
PLC控制系统的抗干扰是一个系统工程，要求制造单位设计生产出具有较强抗干扰能力的产品，且有赖于使用部门在工程设计、安装施工和运行维护中予以全面考虑，并结合具有情况进行综合设计，才能保证系统的电磁兼容性和运行可靠性。进行具体工程的抗干扰设计时，应主要以下两个方面。
 
3.1 设备选型
在选择设备时，首先要选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性（EMC），尤其是抗外部干扰能力，如采用浮地技术、隔离性能好的PLC系统；其次还应了解生产厂给出的抗干扰指标，如共模拟制比、差模拟制比，耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作；另外是靠考查其在类似工作中的应用实绩。在选择国外进口产品要注意：我国是采用220V高内阻电网制式，而欧美地区是110V低内阻电网。由于我国电网内阻大，零点电位漂移大，地电位变化大，工业企业现场的电磁干扰至少要比欧美地区高4倍以上，对系统抗干扰性能要求更高，在国外能正常工作的PLC产品在国内工业就不一定能可靠运行，这就要在采用国外产品时，按我国的标准（GB/T13926）合理选择。
 
3.2 综合抗干扰设计
主要考虑来自系统外部的几种如果抑制措施。主要内容包括：对PLC系统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是原理动力电缆，分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外还必须利用软件手段，进一步提高系统的性。
 
4 主要抗干扰措施
4.1 采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰
在PLC控制系统中，电源占有较重要的地位。电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源（如CPU 电源、I/O电源等）、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在，对于PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好电源，而对于变送器供电的电源和PLC系统有直接电气连接的仪表的供电电源，并没受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以，对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少PLC系统的干扰。
此外，位保证电网馈点不中断，可采用在线式不间断供电电源（UPS）供电，提高供电的性。并且UPS还具有较强的干扰隔离性能，是一种PLC控制系统的理想电源。
 
4.2 电缆选择的敖设
为了减少动力电缆辐射电磁干扰，尤其是变频装置馈电电缆。笔者在某工程中，采用了铜带铠装屏蔽电力电缆，从而降低了动力线生产的电磁干扰，该工程投产后取得了满意的效果。
不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敖设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠行敖设，以减少电磁干扰。
 
4.3 硬件滤波及软件抗如果措施
信号在接入计算机前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；在信号两较间加装滤波器可减少差模干扰。

由于电磁干扰的复杂性，要根本迎接干扰影响是不可能的，因此在PLC控制系统的软件设计和组态时，还应在软件方面进行抗干扰处理，进一步提高系统的可靠性。常用的一些措施：数字滤波和工频整形采样，可有效周期性干扰；定时校正参考点电位，并采用动态零点，可有效防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。
 
4.4 正确选择接地点，完善接地系统
接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
系统接地方式有：浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对PLC控制系统而言，它属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz，所以PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的PLC系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地较。如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式。用一根大截面铜母线（或绝缘电缆）连接各装置的柜体中心接地点，然后将接地母线直接连接接地较。接地线采用截面大于22mm2的铜导线，总母线使用截面大于60mm2的铜排。接地较的接地电阻小于2Ω，接地较较好埋在距建筑物10 ~ 15m远处，而且PLC系统接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。
信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接点。

本文介绍如何使PLC的设计和实现达到更高的效率和生产力，也讨论了预期——满足将来不断增长的生产需要的系统的预期。本文介绍一款优异的子系统参考设计Alameda，该参考设计利用率的反激式变换器的电源提供四路、较高精度模拟输出。通过部署Alameda，自动化工厂将立即看到其PLC系统生产力的大飞跃，提前满足将来SM工厂的效率要求。

增强生产力和效率——这些都是现在的所谓工业4.0或智能制造(SM)的焦点1。工厂被鼓励“将工厂运营效率提高10%(损耗/单位产品)”2，以较少的能源、水及其它自然资源产出更多产品。有人认为，这是满足**不断增长的需求的一途径3。规划工业4.0的目的是“连续提高整个价值链中的资源生产力和效率”4。为了使“产出较大化...重点就要提高资源生产力...和资源效率。”所以，许多文献和报告一致赞成如下主题：21世纪的制造工厂必须优化系统生产力和效率，以20世纪生产相同产品所需的相同或更生产更大量的产品。
 
现代自动化工厂大都通过电子和信息技术来提高生产力，特别是可编程逻辑控制器(PLC)和分布式控制系统(DCS)，已成为现代工厂中无处不在的众多神经系统的**控制。我们将工厂中广泛分布并受控于相同PLC和DCS的每个模块、子系统或元件称为“神经系统”。您任何时候提高这些子系统的生产力和效率时，都将对整个工厂的运营产生积极影响。
 
四路模拟输出，无常见噪声
 
过去，PLC和DCS的模拟输出参考系统专注于模拟性能；更高的效率和系统生产力往往被忽略。如果某个设计者试图通过集成电源来提高系统效率，则仍然需要解决系统噪声问题。
 
现在，有一种途径既可实现四路高精度模拟输出又可以解决噪声问题：Alameda (MAXREFDES24#) 4通道模拟输出子系统参考设计(图1)。Alameda具有四路高精度(<±0.1%)的灵活模拟输出、一个率电隔离电源，以及自动故障检测和过热保护。完备的硬件和固件设计文件以及实验室测量数据，能够帮助快速设计原型及开发。

MAX5134四通道、16位、带缓冲电压输出、高线性度DAC是该系统的核心。器件具有4路通道、较低死区(较大0.02V)、满摆幅输出，所以*DAC负电源。器件提供电压输出，驱动四片MAX15500信号调理器的输入。同时也要注意，DAC输出直接驱动调理器输入，无外部元件，使得接口非常简单。
 
每片MAX15500为单通道、、高精度模拟电流/电压输出调理器，专为满足PLC及DCS要求而开发。信号调理器工作在±24V电源范围，产生用户可编程、单极性和双极性、高精度电流或电压输出。电流输出驱动高达1kΩ负载，电压输出驱动低至1kΩ的负载。MAX15500具有过流和短路保护，也监测过热和掉电情况，并提供全面的错误。
 
MAX6126**高精度电压基准驱动模拟输出调理器和DAC的基准输入，初始精度为0.02%，较大温度系数(tempco)为3ppm/℃。
 
对于数据隔离，MAX14850对现场测和系统控制器侧的数据通信进行隔离。合成的电源和数据隔离为600VRMS。
 
电源由隔离、宽直流输入范围、反激式变换器提供。峰值电流模式反激式控制器MAX17498B驱动隔离变压器，支持+18V至+32V单直流电压输入，产生±24V和+8V输出。MAX17498B电路的较高工作效率为85%。正确安装的1000pF、2000V电容耦合两个隔离地，同时仍然维持隔离，减小模拟输出噪声。MAX1659低压差(LDO)线性稳压器将+8V输出调节至+5V低噪声输出。整个系统只需要24V输入作为电源。
 
针对LX9和ZedBoard平台开发
 
Alameda设计经过LX9和ZedBoard平台验证。Alameda具有简单板载Pmod兼容连接器，可连接至Pmod兼容的现场可编程门阵列(FPGA)/微控制器开发板。目前提供这两种平台的项目文件、器件驱动器以及示例代码。可通过以下网址下载完整的源代码和文件：

性能测量
 
微分非线性(DNL)、积分非线性(INL)和总计不调整误差(TUE)是PLC及其它过程控制系统的较重要技术指标。MAX15500高度灵活、可配置，满足不同应用的需求。数据在+25℃下获得。下图中，由于编码0至320在MAX5134的死区范围(0至0.02V)，所以前320个DAC编码的DNL、INL和TUE标为0。

结论
 
工业4.0和智能制造倡导全新的*四代工业制造，这些概念代表现代化工厂提高生产力和效率的一个全新的21世纪。现在，Alameda子系统的出现使得当今的预期生产力和效率更加可行。Alameda提供高性能模拟输出和优异的电源效率，适用于PLC和DCS内的IO模块；解决了相关的噪声问题，并加快工业系统设计。如开篇所述，Alameda将对整个工厂的运营产生积极影响。